量子力學的建立，究竟對我們現代的技術，對我們人類生活產生什么樣的作用?其實，大家所熟知的信息技術中的關鍵技術，都是在量子力學的基礎上發展出來的。

信息的處理、存儲、顯示、傳輸，包括許多信息的精密測量、與信息相關的精密電子器件、光學器件，都是在量子物理技術上發展起來的。舉個例子：沒有晶體管就沒有今天的互聯網、計算機、網絡信息時代，而晶體管正是在1947年，由三個物理學家發明，與之相關的量子物理突破獲得了1956年諾貝爾物理學獎。此后的激光器則是由蘇聯、美國科學家基于半導體一級結構，晶體管和激光二極管發明的。

晶體管、集成電路的發明使我們走進了今天的信息時代。如果沒有量子力學的發展，這兩件事就不會發生，我們也不可能有今天所有看到的信息技術。

信息存儲領域中，我們希望在單位存儲介質里，保存的信息越多越好?，F在的每個U盤都能容納十幾Gb、幾十Gb，甚至幾百Gb的數據，但僅僅20年前，我們拷一個小小的程序就需要厚厚一摞的磁盤。數據存儲領域的技術進步，就是基于電子的量子行為效應的發現——法國、德國的兩位科學家在1987年發現了“巨磁阻”效應，他們因此獲得了2007年諾貝爾物理學獎。這個發現是一個純量子力學的結果，它讓信息存儲的能力提高了四個量級，使我們的生活更加方便。

還有就是CCD照相機傳感器——它能把環境中各種顏色的光子轉變成電子，以數字信號的形式存儲起來。如今已經沒人用膠片攝影，就是因為物理學家發現并掌握了光的量子行為導致的電荷耦合。

上個世紀之前，我們的老祖宗想測量時間，用的是日晷、水鐘、沙漏、擺鐘。擺鐘一年的誤差就有一秒。而在1997、2005、2012年先后獲得諾貝爾物理學獎的8位科學家，最根本的貢獻，就是利用量子物理，實現了對時間的精密測量。

他們通過原子的光軸，使我們對時間的測量可以達到幾千萬年誤差只有一秒，甚至是上億年誤差只有一秒?，F在的全球定位系統(包括GPS等)，其實都要靠時間的精確測量，才能實現精確定位——假設一個人移動了1米，但太空中的一顆衛星用光速去測量的話，移動1米產生的時間差是非常小的。如果我們能非常精確地測量這個時間差的話，全球定位系統就可以變得非常精確。而這些原子鐘發展的基本原理就是光、就是量子力學。

用上量子力學的還有高溫超導。超導是一個最典型的量子現象，它是諾貝爾獎的富礦。核磁共振儀的磁鐵，就是用超導線圈做出來的。如果未來地磁場的測量用上超導量子器件進行測量的話，我們對艦船、潛艇的偵測能力都會大大提高。

做一個簡單的總結就是：我們當代人用到的技術，最關鍵的部分都涉及量子力學。

▲ 2007年諾貝爾 物理學獎表彰的“巨磁阻效應”的成功應用，讓硬盤的存儲密度獲得了指數級增長（來源： Nobelprize.org）

中國科學家在量子領域的突出貢獻

我自己的團隊在量子物理領域做的一個工作就是“量子反?；魻栃?rdquo;的發現。

霍爾效應和反常霍爾效應發現于1880年代，霍爾先生將一個非磁性的導體通上電流后，再外加了一個磁場——他發現，除了歐姆定律能夠解釋的電阻現象之外，還有另外一個方向的電流動，這個效應叫“霍爾效應”。

霍爾效應非常有用，我們每個人手上的信用卡磁條的編碼，就是利用了磁可以產生電信號、產生霍爾效應的原理。只要通過磁條的磁場產生的電信號，就可以鑒定不同的卡是誰的。

1980年，德國科學家馮·克利青發現了“量子霍爾效應”。他做的唯一一件事就是把霍爾效應的樣品換成了硅材料。他在做測量的時候發現了強磁場下，量子化的霍爾效應——霍爾電子不再是連續變化了，而是等于一個物理學常數乘上一個正整數。2年以后，美國貝爾實驗室的幾個物理學家又把樣品從硅換成了砷化鎵——砷化鎵是發光的半導體材料，他們因此發現了“分子化的量子霍爾效應”。

1987年，馮·克利青因為在硅材料中的“整數量子霍爾效應”發現獲得了諾貝爾物理學獎。1998年，后面的那三位物理學家也因“分數量子霍爾效應”的發現，讓該領域再次產生諾貝爾物理學獎。